11N074 - Endommagement interne des chaussées
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Enjeux

 

La gestion des réseaux routiers, la définition des programmes de travaux, l'optimisation de la programmation sont des éléments qui pèsent chaque jour un peu plus sur les gestionnaires.

 

Ceci impose d'avoir une connaissance claire et homogène de la qualité structurelle du réseau. Or il s'avère que les indicateurs conventionnels ont atteint une limite technique eu égard aux niveaux de service et de programmation attendu, aux matériaux rencontrés aujourd'hui, aux techniques d'auscultation qui ne semblent plus adaptées aux chaussées épaisses.

 

D'autre part, l'arrivée de nouveaux matériaux, le comportement de matériaux à fort module, la susceptibilité thermique, … Tous ces éléments font aujourd'hui s'interroger sur les mécanismes d'endommagement des assises de chaussées.

 

Il apparaît donc nécessaire de réinvestir les deux champs que constituent la gestion du patrimoine (échelle du réseau) et le diagnostic mécanique des chaussées (échelle d'une section).

Objectifs

 

Le fil conducteur de l'opération est la caractérisation du taux d'endommagement d'une chaussée. La notion du taux  d'endommagement n'ayant pas actuellement de définition physique au sens du terme, l'opération se déroulera selon trois axes d'études qui s'alimenteront mutuellement.  Le développement d'outils d'auscultation permettra de créer de nouveaux indicateurs d'endommagement. Les informations à rechercher pour caractériser l'endommagement seront issues des retours de comportement des chaussées existantes, des mécanismes de dégradations mis en œuvre.

 

La combinaison des techniques des données pathologiques et des moyens d'auscultation permettront, à partir de traitement de lois statistiques d'en déduire des lois de comportement. Ces lois de comportement, associés à des outils ad hoc permettront au gestionnaire de mieux organiser la gestion des séquences d'entretien sur son réseau.

Axe 1

Pathologie des chaussées : cette partie vise à faire un état de l'art, un recensement des différentes pathologies rencontrées, ainsi qu'une description des mécanismes dégradations. Elle s'intéressera tant aux chaussées de comportement moyen, que celles présentant un comportement atypique. Ces données serviront à alimenter à terme des modèles de lois d'endommagement.

 

 

Axe 2

 

Caractérisation de l'endommagement interne par mesure in situ

Cette axe sera décomposé en deux thèmes :

 

1.    Valorisation des travaux entrepris depuis quelques années par LCPC/ESAR dans le domaine de l'auscultation dynamique des chaussées. Ceci implique notamment de poursuivre les travaux de détection des défauts de chaussée par propagation d'ondes, tant mécaniques –COLIBRI- qu'électromagnétiques –RADAR). Des avancées en cadence d'auscultation seront également recherchés par utilisation de nouvelles techniques (vibromètre laser, …)

 

2.  Démarche exploratoire pour étudier la faisabilité de capteurs de mesures de l'endommagement en continu et qui seraient insérés au sein même de la chaussée.

Axe 3

 

Moyens et méthodes d'auscultation de surface

Pour les chaussées de type souple, les moyens d'auscultation lourds s'avèrent généralement peu voire pas adaptés.  Cette partie se propose de travailler sur l'évaluation des taux d'endommagement à partir des déformations de surface des chaussées. Il est notamment prévu d'explorer le domaine de la méga-texture des chaussées, domaine qui devient aujourd'hui accessible à l'aide d'outils de mesures par LASER.

Produits finaux visés et moyens de valorisation

• Mise à jour du catalogue de dégradations en intégrant/affinant notamment les évolutions de dégradations structurelles des différentes structures de chaussées.
• Rédaction d'un guide technique sur le diagnostic des structures et des propriétés de surface, en vue de qualifier l'état de la chaussée résiduelle et de permettre une classification croisée.
• Rédaction d'un guide sur les études d'entretien de réseaux et des sections de travaux permettant de proposer des scénarios de travaux.
• Rédaction d'un guide sur la compréhension des mécanismes d'endommagement selon le type de matériaux et de structure de chaussée
• Constitution d'une base de données sur les indicateurs d'état des matériaux, interfaces, structures de chantiers présentant une pathologie bien identifiée, permettant de disposer de jeux de données pour le calage et/ou la validation de futur modèle d'endommagement de chaussées et l'étude de faisabilité (voire la mise au point) de capteurs permettant d'évaluer, voire de mesurer l'endommagement de la chaussée in situ (lien avec le sujet 3)
• Rapport d'étude sur la / les relation(s) entre lois d'évolution des caractéristiques de surface et désordres structurels observés, quantifiés, validés.
• Etat de l'art sur les moyens d'auscultation structurelle des chaussées routières
• Matériel dynamique d'auscultation structurelle opérationnelle. Lancement d'une fiche prototype sur une nouvelle version de l'appareil COLIBRI pour l'analyse des défauts de structure
• Méthode d'essai d'auscultation dynamique structurelle
• Méthode d'essai et maquette logiciel Radar "dommages"
• Outil d'aide à une nouvelle interprétation des mesures d'ovalisation et de déflexion (indicateurs de caractérisation d'état par l'analyse complète du bassin de déflexion (rayon de courbure, point d'inflexion, surface,…)
• Apports sur la méthodologie de gestion des réseaux routiers par la prise en compte de l'endommagement "vrai" (ou potentiel structurel résiduel)
• Propositions d'évolutions des indicateurs IQRN
• Etude de faisabilité sur le développement de capteurs de mesure de l'endommagement insérés dans la chaussée  (démarche en laboratoire et sur machines d'essais)
• Normes et méthode d'essais sur la mesure de mégatexture
• Evolution de la méthode de relevé de dégradations

Valorisation

  Elle se fera principalement par :

 

• des publications pour les restitutions d'enquêtes, les études;
• le transfert des outils d'auscultation afin de les mettre à la disposition des LRs et des BE privés
• la tenue de journées techniques

Opérations liées

Axe 1

FONDEPHY (A. CHABOT) – OR 11N065, Outils avancés de dimensionnement des chaussées -OR 11N063 (P. HORNYCH); Durabilité structurelle des chaussées : pathologies et entretien - OR 11N042 (P. TAMAGNY, R. KOBISCH); Optimisation de l’entretien des chaussées : prise en compte des attentes des usagers et des riverains, et de l’environnement - 11N066 (F. BRILLET, T. LORINO).

 

Axe 2

11 NEP1, 11NEP2 : sensibilité des méthodes (sismiques) aux propriétés des matériaux densités, module d'Young, teneur en eau pour les matériaux de surface ou en profondeur.

11N042 (reliée à une notion de durabilité structurelle des chaussées)

Axe 3

En cours:

• Architecture Porte Outils et appareils de mesure en cours de développement (Pommar, Superviseur, SSV, géolocalisation des mesures, …)
• Qualification du MLPL (Multiprofilomètre longitudinal) par rapport à l'APL
• Module 2, 3, 5 (évaluation, reprofilage, expertise) de la méthode 46 sur l'uni
• Comparaison norme européenne et norme française sur l'uni longitudinal

Nouvelles :

• Valorisation du MLPL : mégatexture (très petites longueurs d'onde) et très grandes longueurs d'onde (chaussées aéronautiques)
• Méthode d'essai sur la mesure de mégatexture
• Utilisation de l'uni longitudinal dans les études structurelles de chaussées
• Relevé de dégradation vidéo : poste de dépouillement visuel et automatique (dans cette opération ?)
• Evolution de la méthode de relevé de dégradation et/ou de l'interprétation (ex IQRN)

Partenaires extérieurs pressentis

 

Axe 1 : ASFA, Bureaux d'études privés, gestionnaires, TWS, ENTPE, Universités Lille, Nantes,
 
Axe 2 : ASFA, INSA Rennes, Universités Lille-Nantes
 
Axe 3 : ASFA, Conseils Généraux